CN109728871B - 一种基于功率动态分配的干扰利用方法、无线通信系统 - Google Patents

一种基于功率动态分配的干扰利用方法、无线通信系统 Download PDF

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Abstract

本发明属于无线通信技术领域,公开了一种基于功率动态分配的干扰利用方法、无线通信系统;发射机之间共享信道状态信息与数据信息,受干扰接收机对应的发射机根据该信息计算出最佳的功率分配因子,并构造出干扰利用信号;受干扰接收机对应的发射机根据最佳功率分配因子将发射功率动态地分配给干扰利用信号和期望信号,受干扰接收机对接收到的包含期望信号、干扰、和干扰利用信号的混合信号进行滤波,从中恢复出期望数据。本发明对受干扰通信对的发射功率进行最佳利用,通过产生强度适当的干扰利用信号,将受干扰接收机受到的干扰转化为期望信号,实现了对干扰能量的利用,能够显著改善受干扰接收机的频谱效率,可用于解决无线通信中的干扰问题。

Description

一种基于功率动态分配的干扰利用方法、无线通信系统
技术领域
本发明属于无线通信技术领域,尤其涉及一种基于功率动态分配的干扰利用方法、无线通信系统。
背景技术
目前,业内常用的现有技术是这样的:随着无线通信技术的发展,无线通信网络将包含多种类型的通信系统,并承载多样化的用户业务。随着网络结构的层次化、异构化,以及多种动态频谱共享技术的提出,干扰成为制约无线网络性能的关键因素之一。因此,干扰管理的重要性日益凸显。一直以来,人们通过资源分配,如时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)、码分多址(CDMA)等,或者信号处理的手段,如干扰对齐(IA)、迫零波束成形(ZFBF)通过对干扰的特征进行改变,实现对干扰对期望数据传输造成的负面效果的控制。目前,业内常用的技术是这样的:现有技术一:异构蜂窝网络中的动态干扰导向,在干扰导向(IS)的基础上,设计一种动态干扰导向(DIS)机制,利用信道状态信息和干扰携带的数据构造干扰导向信号,通过动态地确定导向信号的强度,将受干扰接收机观测到的干扰导向至最佳的方向上,在受害接收机处部分或完全消除干扰的影响,从而提高受干扰用户的频谱效率。现有技术二:一种动态干扰中和方法,在干扰中和(IN)的基础上,设计一种动态干扰中和(DIN)机制,通过动态地中和干扰的部分能量,平衡发射机用于干扰中和信号和期望信号传输的功率,改善用户的频谱效率。现有技术三:基于主用户干扰的能量采集,研究认知中继网络的吞吐量,对认知中继网络中受主用户干扰的次级用户的吞吐量进行分析,中继配备能量采集装置供能,可以协助次级用户在解码转发模式下将信息从次级用户发射机发送到次级用户接收机。上述技术以损失干扰通信对或受干扰通信对的通信质量为代价来抑制或消除干扰的影响,因此导致系统频谱效率降低。
综上所述,现有技术存在的问题是:现有的干扰管理方法仍然将干扰视为影响通信的消极因素,忽视了干扰可能包含有用的信息,或者通过某种手段可以将干扰携带的信息转换为有用信息的可能;并且,现有技术对干扰进行动态处理时,不能完全地消除干扰的影响。因此,现有的干扰管理方法为了消除干扰的负面影响,总是会付出相应的代价,例如技术一DIS与技术二DIN会造成期望信号传输的功率损失,采用上述技术需要受害接收机对应的发射机消耗部分功率用于发送导向信号或中和信号,从而降低发送期望信号的功率,并且,现有干扰管理方法可能残留部分干扰,使受害接收机处的频谱效率下降,导致通信系统中传输信息的有效性降低,限制了通信性能的改善。
解决上述技术问题的难度和意义:难度在于:如何以合理的代价最有效地将干扰携带的能量转化为期望信号,即如何合理地将发射功率分配给干扰利用信号和期望信号,使系统的通信性能最优。意义在于:通过合理地利用发射功率,产生强度适当的干扰利用信号,从干扰中恢复出期望信号,实现对干扰的能量的最佳利用,能够显著改善受干扰接收机的频谱效率,可用于解决无线通信中的干扰问题。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明提供了一种基于功率动态分配的干扰利用方法、无线通信系统。
本发明是这样实现的,一种于功率动态分配的干扰利用方法,所述基于功率动态分配的干扰利用方法在发射机之间共享信道状态信息与数据信息,受干扰接收机对应的发射机根据共享信息计算最佳的功率分配因子,并且构造干扰利用信号;受干扰接收机对应的发射机根据最佳功率分配因子将发射功率动态地分配给干扰利用信号和期望信号,受干扰接收机对接收到的包含期望信号、干扰、和干扰利用信号的混合信号进行滤波,从中恢复出期望数据。
进一步,所述基于功率动态分配的干扰利用方法包括以下步骤:
步骤一,微微基站PBS与宏基站MBS之间实现信道状态信息和数据信息的共享;
步骤二,微微基站PBS利用共享信息,计算PBS发射功率分配因子,以及干扰利用信号携带数据的幅度和相位,构造出干扰利用信号;
步骤三,微微基站PBS根据最佳的功率分配方式同时发送干扰利用信号和微微用户PUE的期望信号到微微用户PUE处,宏基站MBS向宏用户MUE发送宏用户MUE的期望信号,在微微用户PUE处造成干扰,微微用户PUE对接收到的包含期望信号、干扰、和干扰利用信号的混合信号进行滤波,从干扰中恢复出期望信号,PUE进一步从包含由干扰利用信号从干扰恢复出的期望信号和PBS直接发送给PUE的期望信号的混合信号中解调出期望数据。
进一步,所述步骤一包括:
(1)微微用户PUE与宏用户MUE分别估计自己与基站间的信道状态信息并反馈给各自的关联基站:宏基站MBS广播导频信号到宏用户MUE和微微蜂窝用户PUE,微微基站PBS广播导频信号到微微用户PUE,宏用户MUE根据导频信号估计宏基站MBS到宏用户MUE的信道状态信息h1,微微用户PUE根据宏基站MBS和微微基站PBS广播的导频信号估计宏基站MBS到微微用户 PUE的干扰信道状态信息h10和微微基站PBS到微微用户PUE的期望信道状态信息h0
(2)宏用户MUE使用一个低速无差错的反馈链路,将宏基站MBS到宏用户MUE的信道状态信息h1反馈给宏基站MBS,微微用户PUE选择专用控制信道,将干扰信道状态信息h10和期望信道状态信息h0反馈给微微基站PBS,宏基站MBS和微微基站PBS通过基站间的相互协作,共享信道状态信息和宏基站 MBS的期望数据x1
进一步,所述步骤二包括:
(1)微微基站PBS对信道状态信息h0和h1分别进行奇异值分解,得到h0=U0Λ0V0 H和h1=U1Λ1V1 H,宏基站MBS发送信号的预编码向量为
Figure BDA0001941509580000041
微微基站PBS发送干扰利用信号和期望信号的预编码向量为
Figure BDA0001941509580000042
Figure BDA0001941509580000043
微微用户PUE选取滤波向量
Figure BDA0001941509580000044
其中,
Figure BDA0001941509580000045
Figure BDA0001941509580000046
分别表示矩阵V1、V0和U0的第一列向量;
(2)微微基站PBS计算最佳的功率分配因子
Figure BDA0001941509580000047
其中,
Figure BDA0001941509580000048
A=ε[Re(β)ρ1cosθ1-Im(β)ρ1sinθ1],B=ε[Re(β)ρ1sinθ1+Im(β)ρ1cosθ1],
Figure BDA0001941509580000049
Figure BDA00019415095800000410
其中,Re()和Im()分别表示取复数的实部和虚部;ρu表示PBS发送的干扰利用数据xu的幅度;ρ1和θ1分别表示宏基站MBS的发送给宏用户MUE的数据x1的幅度和相位;ρ0和θ0分别表示微微基站PBS发送给微微用户PUE的期望数据x0的幅度和相位;
Figure BDA00019415095800000411
Figure BDA00019415095800000412
分别表示微微基站和宏基站的发射功率;
(3)微微基站PBS设置干扰利用信号携带的数据xu的幅度ρu=1;
(4)根据干扰利用信号携带的数据xu的幅度ρu=1,求得实数系数
Figure BDA00019415095800000413
(5)当
Figure BDA00019415095800000414
时,α无解,微微基站PBS和微微用户 PUE之间采用无干扰管理的通信方式;当
Figure BDA00019415095800000415
时,α有唯一解,直接使用干扰利用方法;当
Figure BDA00019415095800000416
时,α有两个解,取
Figure BDA0001941509580000051
然后将α代入
Figure BDA0001941509580000052
可以算出干扰利用信号携带的数据xu的相位θu
(6)根据最佳的功率分配因子μ*,干扰利用信号携带数据的幅度ρu和相位θu,微微基站PBS构造干扰利用信号
Figure BDA0001941509580000053
进一步,所述步骤三包括:
(1)微微基站PBS以发射功率
Figure BDA0001941509580000054
发送干扰利用信号,剩余功率
Figure BDA0001941509580000055
用于发送期望信号,宏基站MBS以发射功率
Figure BDA0001941509580000056
发送MUE的期望数据x1至宏用户MUE,在微微用户PUE处造成干扰
Figure BDA0001941509580000057
(2)微微用户PUE采用滤波向量
Figure BDA0001941509580000058
对接收混合信号进行滤波,干扰利用信号从干扰中恢复出期望信号αx0,微微基站PBS通过专用控制信道将实数系数α和最佳功率分配因子μ*的值传送给微微用户PUE,微微用户PUE进一步从包含由干扰利用信号从干扰恢复出的期望信号αx0和经过滤波后的PBS直接发送给PUE的期望信号
Figure BDA0001941509580000059
的混合信号中解调出期望数据x0
本发明的另一目的在于提供一种应用所述基于功率动态分配的干扰利用方法的无线通信系统。
综上所述,本发明的优点及积极效果为:本发明旨在合理地分配PBS的发射功率用于干扰利用信号和期望信号,从干扰中恢复出期望信号,PUE从包含恢复出的期望信号和PBS直接发送给PUE的期望信号的混合信号中解调出期望数据,实现微微用户PUE的频谱效率的显著提升。针对宏蜂窝与微微蜂窝共存的混合蜂窝系统的下行传输,利用基站间的协作,计算出最佳的PBS发射功率分配因子,微微基站PBS按照最佳的功率分配因子将发射功率分配给干扰利用信号和期望信号,并将它们同时发送,利用无线信号之间的相互作用,微微用户PUE能够从干扰中恢复出期望信号。
本发明在微微基站PBS处将发射功率合理地分配给干扰利用信号和期望信号,微微用户PUE进行接收滤波后,能够从干扰中恢复出期望信号,PUE从包含恢复出的期望信号和PBS直接发送给PUE的期望信号的混合信号中解调出期望数据。本发明最佳地利用了来自宏基站MBS的干扰所携带的能量,将其转化为PUE的有用信号,提高了微微用户PUE的频谱效率,并且实现了PBS发射功率的最佳利用,实现PUE频谱效率的最大化。本发明不仅适用于单期望数据流单干扰的情况,还适用于多路期望数据流单干扰、单期望数据流多路干扰,以及多路期望数据流多路干扰的更一般情况。
附图说明
图1是本发明实施例提供的基于功率动态分配的干扰利用方法流程图。
图2是本发明实施例提供的使用的混合蜂窝系统模型图。
图3是本发明实施例提供的不同的干扰利用实现方式得到的PUE瞬时频谱效率随PBS功率分配因子μ(μ∈[0,1])的变化情况图。
图4是本发明实施例提供的采用不同
Figure BDA0001941509580000061
值时PUE的平均频谱效率随PBS功率分配因子μ(μ∈[0,1])的变化情况图。
图5是本发明实施例提供的在
Figure BDA0001941509580000062
设置下,不同方法获得的 PUE的频谱效率图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明可用于在受到干扰影响的数据传输中进行发射功率的最佳利用,通过产生强度适当的干扰利用信号,将受干扰接收机受到的干扰转化为期望信号,实现了对干扰的能量的利用,能够显著改善受干扰接收机的频谱效率,可用于解决无线通信中的干扰问题。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
如图1所示,本发明实施例提供的基于功率动态分配的干扰利用方法包括以下步骤:
如图1所示,本发明实施例提供的无线通信系统中基于功率动态分配的干扰利用方法包括以下步骤:
S101:发射机之间实现信道状态信息和数据信息的共享;
S102:受干扰接收机对应的发射机根据共享信息,计算最佳的功率分配因子,构造干扰利用信号;
S103:受干扰接收机对应的发射机根据最佳的功率分配因子将发射功率分配给干扰利用信号和期望信号,受干扰接收机对接收到的由干扰、干扰利用信号和期望信号构成的混合信号进行滤波,从干扰中恢复出期望信号,受干扰接收机进一步从包含由干扰利用信号从干扰恢复出的期望信号和PBS直接发送给 PUE的期望信号的混合信号中解调出期望数据。
在本发明的优选实施例中,步骤S101包括:
(1)微微用户PUE与宏用户MUE分别估计自己与基站间的信道状态信息并反馈给各自的关联基站:宏基站MBS广播导频信号到宏用户MUE和微微蜂窝用户PUE,微微基站PBS广播导频信号到微微用户PUE,宏用户MUE根据导频信号估计宏基站MBS到宏用户MUE的信道状态信息h1,微微用户PUE根据宏基站MBS和微微基站PBS广播的导频信号估计宏基站MBS到微微用户 PUE的干扰信道状态信息h10和微微基站PBS到微微用户PUE的期望信道状态信息h0
(2)宏用户MUE使用一个低速无差错的反馈链路,将宏基站MBS到宏用户MUE的信道状态信息h1反馈给宏基站MBS,微微用户PUE选择专用控制信道,将干扰信道状态信息h10和期望信道状态信息h0反馈给微微基站PBS,宏基站MBS和微微基站PBS通过基站间的相互协作,共享信道状态信息和宏基站 MBS的期望数据x1
在本发明的优选实施例中,步骤S102包括:
(1)微微基站PBS对信道状态信息h0和h1分别进行奇异值分解,得到 h0=U0Λ0V0 H和h1=U1Λ1V1 H,宏基站MBS发送信号的预编码向量为
Figure BDA0001941509580000081
微微基站PBS发送干扰利用信号和期望信号的预编码向量为
Figure BDA0001941509580000082
Figure BDA0001941509580000083
微微用户PUE选取滤波向量
Figure BDA0001941509580000084
其中,
Figure BDA0001941509580000085
Figure BDA0001941509580000086
分别表示矩阵V1、V0和U0的第一列向量;
(2)微微基站PBS计算最佳的功率分配因子
Figure BDA0001941509580000087
其中,
Figure BDA0001941509580000088
A=ε[Re(β)ρ1cosθ1-Im(β)ρ1sinθ1],B=ε[Re(β)ρ1sinθ1+Im(β)ρ1cosθ1],
Figure BDA0001941509580000089
Figure BDA00019415095800000810
其中,Re()和Im()分别表示取复数的实部和虚部;ρu表示PBS发送的干扰利用数据xu的幅度;ρ1和θ1分别表示宏基站MBS的发送给宏用户MUE的数据x1的幅度和相位;ρ0和θ0分别表示微微基站PBS发送给微微用户PUE的期望数据x0的幅度和相位;
Figure BDA00019415095800000811
Figure BDA00019415095800000812
分别表示微微基站和宏基站的发射功率;
(3)微微基站PBS设置干扰利用信号携带的数据xu的幅度ρu=1;
(4)根据干扰利用信号携带的数据xu的幅度ρu=1,求得实数系数
Figure BDA00019415095800000813
(5)当
Figure BDA00019415095800000814
时,α无解,微微基站PBS和微微用户PUE之间采用无干扰管理的通信方式;当
Figure BDA0001941509580000091
时,α有唯一解,直接使用干扰利用方法;当
Figure BDA0001941509580000092
时,α有两个解,取
Figure BDA0001941509580000093
然后将α代入
Figure BDA0001941509580000094
可以算出干扰利用信号携带的数据xu的相位θu
(6)根据最佳的功率分配因子μ*,干扰利用信号携带数据的幅度ρu和相位θu,微微基站PBS构造干扰利用信号
Figure BDA0001941509580000095
在本发明的优选实施例中,步骤S103包括:
(1)微微基站PBS以发射功率
Figure BDA0001941509580000096
发送干扰利用信号,剩余功率
Figure BDA0001941509580000097
用于发送期望信号,宏基站MBS以发射功率
Figure BDA0001941509580000098
发送MUE的期望数据x1至宏用户MUE,在微微用户PUE处造成干扰
Figure BDA0001941509580000099
(2)微微用户PUE采用滤波向量
Figure BDA00019415095800000910
对接收混合信号进行滤波,干扰利用信号从干扰中恢复出期望信号αx0,微微基站PBS通过专用控制信道将实数系数α和最佳功率分配因子μ*的值传送给微微用户PUE,微微用户PUE进一步从包含由干扰利用信号从干扰恢复出的期望信号αx0和经过滤波后的PBS直接发送给PUE的期望信号
Figure BDA00019415095800000911
的混合信号中解调出期望数据x0
下面结合附图对本发明的应用原理作进一步的描述。
如图2所示,本发明使用的系统模型是单个宏蜂窝与单个微微蜂窝构成的混合蜂窝下行通信系统,系统中包括1个宏基站MBS,1个微微基站PBS,多个宏蜂窝用户MUE和多个微微蜂窝用户PUE。由于微微蜂窝间的干扰可以通过运营商合理的部署或正交资源分配进行规避,并且在一个宏蜂窝和微微蜂窝内,一个资源块仅分配给一个用户,基于此可以将系统模型简化为仅包含1个MUE 和1个PUE的情况。宏基站MBS、宏蜂窝用户MUE、微微基站PBS和微微蜂窝用户PUE配备的天线数分别为
Figure BDA0001941509580000101
Figure BDA0001941509580000102
微微基站PBS发送干扰利用信号和期望信号至微微用户PUE处,宏基站MBS向宏用户MUE发送的期望信号会对微微用户PUE产生干扰。
下面结合仿真对本发明的应用效果做详细的描述。
仿真条件:设置收发端的天线数
Figure BDA0001941509580000103
混合蜂窝系统的微微基站PBS和宏基站MBS的发射功率分别为
Figure BDA0001941509580000104
Figure BDA0001941509580000105
宏蜂窝通信与微微蜂窝通信均采用BPSK调制和波束成形(BF)方式。定义系数
Figure BDA0001941509580000106
和MBS信噪比
Figure BDA0001941509580000107
其中
Figure BDA0001941509580000108
是噪声功率。采用空间不相关的瑞利平坦衰落信道模型,信道矩阵h0、h1和h10的元素为独立同分布的零均值单位方差的复高斯随机变量,其中,h0是微微基站PBS到微微用户PUE的期望信道状态信息,h1是宏基站MBS到宏用户MUE的信道状态信息,h10是宏基站MBS到微微用户PUE 的干扰信道状态信息。
仿真1:
1、仿真条件:
仿真对象:某一次瑞利平坦衰落信道实现下,不同PBS发射功率分配下的不同干扰利用实现方式获得的PUE的瞬时频谱效率随PBS的功率分配因子μ的变化情况。
仿真参数设置:ε=0.5,
Figure BDA0001941509580000109
2、仿真内容及分析:
当ε=0.5和
Figure BDA00019415095800001010
时,对某次瑞利平坦衰落信道实现下的不同干扰利用实现方式获得的PUE的瞬时频谱效率进行仿真,其结果如图3所示,存在一个最优的μ*,可以使PUE的频谱效率最大化。图中μmin是实现干扰利用所需的最小功率分配因子。当μ<μmin时,PBS没有足够的功率用于实施干扰利用,微微通信对采用不进行干扰管理的方式进行传输,即PUE采用滤波向量
Figure BDA0001941509580000111
进行接收处理,
Figure BDA0001941509580000112
表示矩阵U0的第一列向量,U0通过对h0进行奇异值分解
Figure BDA0001941509580000113
得到;当μ≥μmin时,PUE的瞬时频谱效率随着μ的增加先增大后减小,在μ*处达到最大。
仿真2:
1、仿真条件:
仿真对象:ε取不同值时干扰利用方法获得的PUE的平均频谱效率随μ的变化情况。
仿真参数设置:ε∈{0.5,1,3},
Figure BDA0001941509580000117
2、仿真内容及分析:
Figure BDA0001941509580000114
时,对ε取不同值时干扰利用方法获得的PUE的平均频谱效率随μ的变化情况进行仿真,其结果如图4所示,PUE的平均频谱效率随着μ的增大先增后减,图中用五角星标出平均意义下最优的μ*。给定
Figure BDA0001941509580000115
干扰的强度固定,PBS的发射功率随着ε的增加而减少,导致PUE频谱效率降低。并且,由于ε增加导致PBS的发射功率相对于干扰强度降低,PBS需要将更大比例的功率用于产生干扰利用信号,所以统计意义下的μ*随着ε的增大逐渐趋近 1。
仿真3:
1、仿真条件:
仿真对象:本发明提供的基于功率动态分配的干扰利用方法(本发明方法),与将全部发射功率用于干扰利用的方法(对比方法1),以及点对点MIMO 通信(对比方法2)进行比较。其中,对比方法2是微微基站PBS在无干扰情况下与微微用户PUE之间的通信。
仿真参数设置:ε=0.5,
Figure BDA0001941509580000116
2、仿真内容及分析:
当ε=0.5时,对不同方法得到的PUE的平均频谱效率随
Figure BDA0001941509580000121
的变化情况进行仿真,其结果如图5所示,图中纵轴表示频谱效率,横轴表示信噪比。如图所示,所有方法的频谱效率均随着
Figure BDA0001941509580000122
的增加而增大,由于本发明方法对PBS的发射功率进行动态的最佳利用,并且有效地利用了干扰的能量,将干扰转化为期望信号,其频谱效率优于对比方法1和对比方法2。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于功率动态分配的干扰利用方法,其特征在于,所述基于功率动态分配的干扰利用方法在发射机之间共享信道状态信息与数据信息,受干扰接收机对应的发射机根据共享信息计算最佳的功率分配因子,并且构造干扰利用信号;受干扰接收机对应的发射机根据最佳功率分配因子将发射功率动态地分配给干扰利用信号和期望信号,受干扰接收机对接收到的包含期望信号、干扰、和干扰利用信号的混合信号进行滤波,从中恢复出期望数据;
所述基于功率动态分配的干扰利用方法包括以下步骤:
步骤一,微微基站PBS与宏基站MBS之间实现信道状态信息和数据信息的共享;
步骤二,微微基站PBS利用共享信息,计算PBS发射功率分配因子,以及干扰利用信号携带数据的幅度和相位,构造出干扰利用信号;
步骤三,微微基站PBS根据最佳的功率分配方式同时发送干扰利用信号和微微用户PUE的期望信号到微微用户PUE处,宏基站MBS向宏用户MUE发送宏用户MUE的期望信号,在微微用户PUE处造成干扰,微微用户PUE对接收到的包含微微用户PUE的期望信号、干扰、和干扰利用信号的混合信号进行滤波,从干扰中恢复出微微用户PUE的期望信号,PUE进一步从包含由干扰利用信号从干扰恢复出的期望信号和PBS直接发送给PUE的期望信号的混合信号中解调出期望数据;
所述步骤二包括:
(1)微微基站PBS对信道状态信息h0和h1分别进行奇异值分解,得到h0=U0Λ0V0 H和h1=U1Λ1V1 H,宏基站MBS发送信号的预编码向量为
Figure FDA0002435758340000011
微微基站PBS发送干扰利用信号和期望信号的预编码向量为
Figure FDA0002435758340000012
Figure FDA0002435758340000013
微微用户PUE选取滤波向量
Figure FDA0002435758340000014
其中,
Figure FDA0002435758340000015
Figure FDA0002435758340000016
分别表示矩阵V1、V0和U0的第一列向量;
(2)微微基站PBS计算最佳的功率分配因子
Figure FDA0002435758340000017
其中,
Figure FDA0002435758340000018
A=ε[Re(β)ρ1cosθ1-Im(β)ρ1sinθ1],B=ε[Re(β)ρ1sinθ1+Im(β)ρ1cosθ1],
Figure FDA0002435758340000021
其中,Re()和Im()分别表示取复数的实部和虚部;ρu表示PBS发送的干扰利用数据xu的幅度;ρ1和θ1分别表示宏基站MBS发送给宏用户MUE的数据x1的幅度和相位;ρ0和θ0分别表示微微基站PBS发送给微微用户PUE的期望数据x0的幅度和相位;
Figure FDA0002435758340000022
Figure FDA0002435758340000023
分别表示微微基站和宏基站的发射功率;
(3)微微基站PBS设置干扰利用信号携带的数据xu的幅度ρu=1;
(4)根据干扰利用信号携带的数据xu的幅度ρu=1,求得实数系数
Figure FDA0002435758340000024
(5)当
Figure FDA0002435758340000025
时,α无解,微微基站PBS和微微用户PUE之间采用无干扰管理的通信方式;当
Figure FDA0002435758340000026
时,α有唯一解,直接使用干扰利用方法;当
Figure FDA0002435758340000027
时,α有两个解,取
Figure FDA0002435758340000028
然后α代入
Figure FDA0002435758340000029
可以算出干扰利用信号携带的数据xu的相位θu
(6)根据最佳的功率分配因子μ*,干扰利用信号携带数据的幅度ρu和相位θu,微微基站PBS构造干扰利用信号
Figure FDA00024357583400000210
2.如权利要求1所述的基于功率动态分配的干扰利用方法,其特征在于,所述步骤一包括:
(1)微微用户PUE与宏用户MUE分别估计自己与基站间的信道状态信息并反馈给各自的关联基站:宏基站MBS广播导频信号到宏用户MUE和微微用户PUE,微微基站PBS广播导频信号到微微用户PUE,宏用户MUE根据导频信号估计宏基站MBS到宏用户MUE的信道状态信息h1,微微用户PUE根据宏基站MBS和微微基站PBS广播的导频信号估计宏基站MBS到微微用户PUE的干扰信道状态信息h10和微微基站PBS到微微用户PUE的期望信道状态信息h0
(2)宏用户MUE使用一个低速无差错的反馈链路,将宏基站MBS到宏用户MUE的信道状态信息h1反馈给宏基站MBS,微微用户PUE选择专用控制信道,将干扰信道状态信息h10和期望信道状态信息h0反馈给微微基站PBS,宏基站MBS和微微基站PBS通过基站间的相互协作,共享信道状态信息和宏基站MBS的期望数据x1
3.如权利要求2所述的基于功率动态分配的干扰利用方法,其特征在于,所述步骤三包括:
(1)微微基站PBS以发射功率
Figure FDA0002435758340000031
发送干扰利用信号,剩余功率
Figure FDA0002435758340000032
用于发送期望信号,宏基站MBS以发射功率
Figure FDA0002435758340000033
发送MUE的期望数据x1至宏用户MUE,在微微用户PUE处造成干扰
Figure FDA0002435758340000034
(2)微微用户PUE采用滤波向量
Figure FDA0002435758340000035
对接收混合信号进行滤波,干扰利用信号从干扰中恢复出期望信号αx0,微微基站PBS通过专用控制信道将实数系数α和最佳功率分配因子μ*的值传送给微微用户PUE,微微用户PUE进一步从包含由干扰利用信号从干扰恢复出的期望信号αx0和经过滤波后的PBS直接发送给PUE的期望信号
Figure FDA0002435758340000036
的混合信号中解调出期望数据x0
4.一种应用权利要求1~3任意一项所述基于功率动态分配的干扰利用方法的无线通信系统,其特征在于,所述无线通信系统包括:宏基站MBS、微微基站PBS、宏用户MUE和微微用户PUE。
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